港口机械结构稳定性设计研究

张允明

（营口港务集团有限公司盘锦港集团有限公司，辽宁 营口 115000）

港口的运载能力直接影响社会经济的发展，分析我国港口运行结构可以发现，多数的机械设备均实现了智能化的发展趋势，而港口机械设备在运行中会受到自然环境、人为因素、工况等多种因素的影响，降低了其稳定性，分析港口机械结构的稳定性，可以保障港口贸易活动的有序开展。

1 港口机械结构稳定性影响因素

1.1 气候因素

气候环境会在一定程度上对不同的电子设备产生影响。例如，在一些港口地区中存在着较为严重的污染问题，这种问题就会导致港口可视化设备出现不同程度的定位失准的问题，这些因素会直接影响港口机械设备的稳定性。而在一些沿海港口城市中，会受到沿海区域周边地理特征以及天气因素的影响，降低港口机械设备结构的稳定性。对此，要根据实际分析港口的具体状况合理地选择量化体系。

1.2 管理因素

管理因素与机械设备故障率有着直接的关系，也直接影响设备的老化程度。在一般情况下，故障率越高，则设备的稳定性则越差。分析现阶段我国大部分港口机械设备的实运转状况，多数的设备均处于超负荷运转状态，这些问题也是现阶段机械设备出现故障的主要因素。同时，港口设备的工作期限也是直接影响港口机械设备维护工作的关键。从整体上来说，现阶段港口机械设备的管理与维护均处于被动管理的状态中，工作人员在工作过程中如果出现操作性的失误，也会直接影响机械设备的稳定运行。

1.3 工况因素

工况因素就是直接对港口机械设备工作效率产生影响的环境因素，这些因素是一种确定存在的因素，具有普遍性的特征，其主要有机械运行过程中的作用力、化学品腐蚀以及电磁因素等等。机械作用力对周边港口机械结构的稳定性具有较为直接的关键性影响，同时，港口机械设备具有较大的荷载能力，工期相对较长，机械作用力的分析是一种常规性的机械设计内容，其运载对象直接影响了设备承受荷载之间的差异性，现阶段较为主要的作用力主要就是冲击力、震荡以及离心加速等。

同时，在实践中要重点分析港口机械设备的疲劳应力、机械作用力等因素，根据实际状况对其系统分析。化学品腐蚀则主要就是铝矾土以及化肥等化学物品之间的成分相对较为复杂，而不同的化学品对于不同的机械设备之间的腐蚀程度也具有一定的差异性。

2 港口机械结构稳定性设计研究

2.1 构建数学模型，确定优化结果

在优化设计中要构建数学模型，通过对设计变量的确定分析，分析目标函数以及约束条件数学化的表达方式，分析最优化的目标。

同时，要对金属结构的主要部分主梁进行数学模型的构建与优化分析，通过遗传算法以及粒子群算法等方式分析主梁金属结构是否满足结构安全性的不同需求，要保障其实现对结构应力之间均匀分布以及减小自重分析。实现对优化结果的对比分析，了解分析其目标函数的变化，保障其达到最小值。

根据实际状况节能型优化结构的验证分析，对比分析在移动荷载的不同工况中的刚度与扰度信息，在优化后要保障其可以满足强度、刚度以及稳定性的设计优化要求，具有节省材料、降低成本的效果，继而实现港口机械的数字化设计分析。

2.2 构建荷载组合以及作业工况有限元动静态分析

通过分析软件构建有限元模型，通过分析功能实现对机械设备机构强度以及扰度的静态分析处理，通过相应的东塔分析处理。例如，分析桥式抓斗装卸船的载荷组合，通过公司计算分析，根据实际工况，分析作业环境，确定荷载组合，在实践中因为移动荷载作用主要在前大梁端梁位置，因此，要分析金属结构的自重荷载，分析起身荷载等因素，无须分析风荷载。

在有限元的静动态分析中，在处理静态分析过程中，主要及时对静力学强度与扰度两个安全性的指标进行分析。在金属结构的动态分析上则主要就是对其模态分析，通过对特征值分析确定具体的结构振动特性，通过卸船机金属结构对其进行动态的模型分析，避免出现结构共振等问题，进而了解在不同类型中的动力荷载响应，为其他动力学分析中的估算求解控制性的参数。

2.3 基于人工神经网络荷载仿真分析

基于人工神经网络进行荷载仿真，在港口结构玩的设计过程中就要确定对应的荷载普，通过仿真法与实测法两种方式进行处理，这样可以避免实测法造成的资金与人力的损失，缩短周期也提升了数据利用效率；也有效地避免了全部通过仿真法而造成现实与理论上的脱节问题，进而避免误差问题，

提升监测结果的精准性。因此，荷载仿真技术通过将实测法与仿真法的有效融合，可以通过对港口机械机构的危险位置的实测，实现将应力时间历程作为网络神经的训练指标，构建人工神经网络荷载仿真模型系统。

同时，网络仿真模型中构建人机械设备幅度以及具体的结构尺寸等要求，通过对应的应力时间历程可以计算获得仿真结果，通过机械专家对实测结果的综合性分析，通过此种方式可以有效地降低实测的工作量，进而提升仿真测量的精准性，为运载工作的稳定开展奠定了基础。

2.4 基于反求工程与优化方法的可靠性设计分析

港口机械结构稳定性设计的关键就是基于反求工程与优化方法的可靠性设计分析，在设计过程中，要对机械长宽高与壁厚等作为主要的参数进行测量分析。在设计中要基于规范要求，根据工程结构制造需求，通过将方差限定值比例设置为一组不独立的变量，将实际的独立变量控制在4个范围中，再综合分析方差等问题，进而有效地进行优化合计分析。

分析可靠度与截面积，将其作为最大的优化目标函数可以有效地避免为了追求可靠性而缺乏对经济性问题的分析，此种方式就是经济可靠度。港口机械机构的稳定性直接关系到港口经济利益，直接影响了港口工作人员人身安全，通过专业的部门进行机械结构的稳定性分析，对其重点研讨，有效地解决发生的故障问题，根据实际状况对其进行优化处理，基于港口机械设备的实际状况系统分析，改良机械设备的抗腐蚀性能，提升力学性能，可以在根本上提升港口工程质量，保障各项工作有序开展。

2.5 重视设备改造与维修管理

在实践中，要明确技术改造与维修是两项独立的工作模式，通过有效的技术改造可以提升设备的性能，完善设备功能，增强设备的原厂技术性能，在根本上提升设备的技术能力与水平。通过先进的技术手段可以更新机械设备，进而达到提升设备技术能力的目的与要求。

通过合理的维修管理，可以为技术的合理应用提供基础性的保障，在港口机械设备的维修过程中，其最为关键的目的就是保障设备的稳定运行，保障其可以满足不同的生产需求。合理的维修工作，具有较为显著的差异性，在时间中要根据不同设备的不同类型，基于实际要求制定科学合理、有规划的维修内容，在实践中逐步有效地落实各项目标与计划，维修工作要在保障经济合理地基础上，为机械设备提供专业化的技术性服务，在实践中要根据实际需求做好技术分析，根据实际状况定期的进行设备的状态检查分析。

2.6 系统调试

PLC是系统调试的重要手段，通过自动化控制系统进行港口机械的应用分析，通过系统传送装置的设置，基于特定的步骤对其进行调试处理，调试确定的控制队形，随机选择PLC型号，确定硬件电路以及软件的设计后，对其进行在线的模拟测试分析，要及时对不符合要求的内容进行有序的调整以及检修控制。

3 结语

港口是我国对外贸易的壁垒，加强对机械设备的管理与控制，提升港口机械结构的稳定性，可以提升港口的经济效益。分析港口机械结构的稳定性，根据实际状况将影响港口机械结构稳定性的主要因素作为重点研究对象，综合各项因素，有效地解决在传统设计中存在的缺陷问题，可以通过科学的方式合理设计，进而为港口机械设备的稳定作业奠定基础。